[发明专利]一种连续制备钙钛矿光伏单晶薄膜复合材料的方法

说明书

本发明属于钙钛矿光伏单晶薄膜复合材料技术领域，具体涉及一种连续制备钙钛矿光伏单晶薄膜复合材料的方法。包括：（1）将CH₃NH₃I和PbI₂溶解在有机溶剂二甲基甲酰胺DMF中，低速搅拌后室温陈放再进一步将温度升排除有机溶剂二甲基甲酰胺DMF，在氮气氛围中放置2天以上，得到CH₃NH₃PbI₃纳米微晶粒备用；（2）制备致密层；（3）制备微膜层；（4）制备CH₃NH₃PbI₃钙钛矿单晶薄片，得到钙钛矿光伏单晶薄膜复合材料。本发明降低了钙钛矿层的缺陷，减少晶粒、晶界、孔隙等表面态，提高钙钛矿太阳能电池稳定性。

技术领域

本发明属于钙钛矿光伏单晶薄膜复合材料技术领域，具体涉及一种连续制备钙钛矿光伏单晶薄膜复合材料的方法。

背景技术

随着世界能源需求迅速增长，日益严重的环境问题已成为阻碍社会经济发展的瓶颈，建立清洁、可持续发展的新能源成为全球的共识。在近些年新能源快速发展的同时，清洁、可持续化的新能源是能源发展的终极。

太阳能作为取之不尽的清洁能源得到了快速的发展。太阳能电池将太阳能直接转化为电能，是有效利用太阳能的最佳途径之一。太阳能电池技术发展至今，大致经历了三个阶段：第一代硅基太阳能电池，应用最为广泛，但硅晶的制备提纯能耗高；第二代为薄膜太阳能电池，主要利用GaAs ,CdTe ,CuInGaSe等薄膜，但由于原料稀缺而且制造成本高、环境污染严重等问题隐形其发展。为了提高太阳能电池的转化率，规模化推广太阳能电池，近年来，以染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池为代表的第三代太阳能电池，被开发出来。以成本低廉、原料丰富等优势受到业界关注，发展迅速。特别是有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池迅速成为光伏领域的研究热点。

钙钛矿材料由于具有极长的载流子传输距离、极低的缺陷态密度、很高的光吸收系数等优异性质，是优异的光伏材料、光电材料、激光材料和发光材料。有机金属卤化钙钛矿材料具有可调的禁带宽度，高的光学吸收系数和较长的载流子扩散长度等优点。有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池转换效率高，现有报道已超过22％。有机金属卤化物CH3NH3PbX3具有典型的钙钛矿ABX3的结构，其中A一般代表CH3NH3+或NH2CH＝NH2+，B是金属阳离子(Sn2+或Pb2+)，X是卤素阴离子(Cl-，Br-或I-)。钙钛矿中体积较大的A阳离子占据立方晶胞的中心，被12个X阴离子包围成配位立方-八面体，配位数为12；体积较小的B阳离子占据立方晶胞的角顶，被6个X阴离子包围成配位八面体，配位数为6。

钙钛矿薄膜制备采用低温溶液反应法，而且容易旋涂成型，原料来源丰富，制备成本低，显示出巨大的应用前景。然而，微晶钙钛矿薄膜中存在很多晶粒、晶界、孔隙和表面缺陷，是影响太阳能转换效率的关键。

申请号为：201510254128.5 的专利申请公开一种低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法，采用连续生长的方法，连续多周期分阶段在低温溶液中快速生长ABX3钙钛矿单晶，所用溶液浓度大，生长所需原料溶解均匀，增加生长周期和对生长条件的精细控制，很容易得到尺寸大、形状规则、质量高的ABX3钙钛矿单晶，方法工艺简单、可操作性强；生长条件温和，所需温度低，节能；设备要求低、成本低；成功率高、生长单晶速度快；缺陷少、稳定性好，所得单晶尺寸大( 10mm)×( 10mm)×( 10mm)等优点。从而促进对钙钛矿材料及相关光电器件(包括太阳电池、光探测器、LED及激光器等)的基础机理理论研究。